DE2823571A1

DE2823571A1 - Einrichtung zur positionssteuerung

Info

Publication number: DE2823571A1
Application number: DE19782823571
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Inada; Shigeru Shimonou
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1977-05-31
Filing date: 1978-05-30
Publication date: 1979-03-01
Also published as: FR2393355A1; NL179563B; IT1158734B; GB1603682A; IT7824011A0; NL179563C; FR2393355B1; NL7805842A; US4216415A

Description

Beschreibung

Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine .Einrichtung zur Positionssteuerung nach dem Oberbegriff des Anspruchs Λ.

Eine solche Einrichtung soll auf eine Folge von Positionsbefehlen ansprechen, die von einer äußeren Quelle geliefert werden, um diskontinuierlich steuerbar ein bewegbares Element aufeinanderfolgend an geforderten Stellungen positionier ren können. Bspw. soll die Positionssteuereinsrichtung gemäß vorliegender Erfindung bei einem Wagen oder einem Typenoder Druckrad, -trommel oder -zylinder eines Reihendruckers der beim Stand der Technik als D_rucker mit Anschlag bekannten Art Verwendung finden.

Ein bekannter Reihendrucker dieser Art, wie er in Kombination mit einem elektronischen digitalen Rechner verwendet wird, enthält einen Wagen, einen Wagenmotor zum Hin- und Herbewegen des Wagens längs einer bestimmten Strecke bzw. Bahn und eine Positionssteuer-Einrichtung zum steuerbaren Antreiben des Motors, um den Wagen an gewünschten linearen Positionen, die vom Rechner gefordert bzw. befohlen werden, aufeinanderfolgend diskontinuierlich zu positionieren. Ein Drehtypenrad, das eine Vielzahl von Typenelementen trägt, ist auf dem Wagen zusammen mit einem Typenradmotor zum Drehen des Typenrades befestigt. Eine ähnliche Positionssteuer-Einrichtung treibt den Typenradmotor steuerbar an, um ihn an gewünschten Drehstellungen bzw. - Positionen, wie sie ebenfalls vom Rechner gefordert werden, diskontinuierlich zu bringen. Aufeinander-

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folgend ausgewählte Typenelemente werden dadurch in eine Druckstellung gebracht, die relativ zum Wagen bestimmt ist. Eine Positionssteuereinrichtung zum steuerbaren Positionieren eines bewegbaren Maschinenelementes, wie bspw. den Wagen oder das Typenrad, in eine geforderte Position enthält einen Inkrementkodierer oder Positionswandler, der mechanisch oder auf andere Weise mit dem Motor gekoppelt ist. Es ist bereits bekannt, den Kodierer so auszuführen, daß er an ein Paar von bezüglich der Phase gegeneinander versetzte oder phasenverschobene inkrementale bzw. differentielle Positionssignale erzeugt, welches Paar einen Rotationswinkel des Motors und eine laufende oder momentane Winkelgeschwindigkeit des Motors und somit die laufende Positions und die momentane Geschwindigkeit des bewegbaren Elementes darstellt bzw. kennzeichnet. Die Positionssignale werden von dem Befehlssignal subtrahiert, und damit ein Fehlersignal erzeugt, das einen Positionsfehler zwischen der momentanen und der geforderten Position darstellt. Der Motor wird so gesteuert, daß er den Positionsfehler zu Null macht. Es sei hier bemerkt, daß die geforderten Positionen aus einer Vielzahl von vorgegebenen Positionen mit möglicher Wiederholung ausgewählt werden.

Aus der US - PS 3 954- 163 ist eine Positionssteuer-Einrichtung für einen Seriendrucker bekannt, bei dem ein Motor für einen W_agen und ein weiterer Motor für ein rotierendes Druckrad durch ein erstes Motorantriebssignal steuerbar angetrieben sind, und zwar zunächst bis das bewegbare Element einen Punkt erreicht, der einen vorgegebenen Abstand von jeder geforderten Positions besitzt, und dann durch ein zweites Motorantriebssig-

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nal solange, bis das Element schließlich in der geforderten Positions ruht. Durch die Verwendung einer Geschwindigkeits-Logikeinheit (Bezugsziffer 67 gemäß Fig. 7 und in zweiteiliger Form mit den Bezugsζiffern 157 und 158 gemäß Fig. 12) wird ein analoges Geschwindigkeitssignal aus dem Positionssignal erzeugt, um eine laufende Geschwindigkeit des Elementes, nämlich eine laufende Winkelgeschwindigkeit des Motors anzuzeigen. Ein analoges Geschwindigkeitsbezugssignal wird als Reaktion auf ein externes Steuersignal und das Positionssignal erzeugt. Das erste Motorantriebssignal ist durch algebraisches¹ Summieren des Geschwindigkeitsbezugssignales und des analogen Geschwindigkeitssignales gegeben. Ein analoges Positionsfehlersignal wird von einem externen Befehlssignal und dem Positionssignal erzeugt, um einen Positionsfehler des Elementes anzuzeigen. Das zweite Motorantriebssignal ist durch algebraisches Summieren des Positionsfehlersignales und des analogen Geschwindigkeitssignales gegeben. Die Verwendung von analogen Signalen macht es jedoch schwierig, die erwarteten Resultate hinsichtlich Produktivität und Aufrechterhalten der Positionssteuer-Einrichtung zu erreichen. Die oben genannte Geschwindigkeits-Logigeinheit ist in ihrem Aufbau kompliziert. Ferner ist es schwierig, eine kompakte Einrichtung zu erhalten. Dies bedeutet, daß die Positionssteuer-Einrichtung aufwundig, großvolumig und demgemäß sehr teuer wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Positionssteuer-Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,

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die auf digitaler Basis arbeitet und die einfach in ihrem Aufbau und deshalb kompakt und nicht teuer ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennezichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Positionssteuer-Einrichtung ist also in der Lage, eine variable Winkelgeschwindigkeit eines Motors für ein bewegbares Element optimal zu steuern und demgemäß das Element an jeder geforderten Position mit hoher Geschwindigkeit und mit hoher Präzision zu positionieren. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung braucht keine komplizierte Geschwindigkeits-Logikeinheit zum Erzeugen eines analogen Signals verwendet werden, das die momentane Winkelgeschwindigkeit des Motors in Reaktion auch differentielle Positionssignale anzeigt.

Es ist möglich, wesentliche Teile der erfindungsgemäßen Positionssteuer-Einrichtung als integrierten Schaltkreis auszuführen bzw. herzustellen.

Das Bezugssignal kann bspw. durch einen Speicher erzeugt werden, der von einem digitalen Addierer umfaßt wird. Alternativ kanndas Bezugssignal auch dem digitalen Addierer vom'Befehlssignalgenerator geliefert werden.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung

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anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieletiäher beschrieben und erläutert wird.

Es zeigen:

Pig. 1 das Blockschaltbild einer Positionssteuer-Einrichtung, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist, zusammen mit einem bewegbaren Element, einem Motor und einem Befehlssignalgenerator ,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Positionssteuer-Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, zusammen mit dem Motor und dem Befehlssignalgenerator,

Fig. 5 das Blockschaltbild eines bei der Positionssteuer-Einrichtung gemäß Fig. 2 verwendeten Steuerkreises,

Fig. 4- das Blockschaltbild eines bei der Posxtions-

steuer-Einrichtung der Fig. 2 verwendeten Rückkopplungskreises,

Fig. 5 das Blockschaltbild eines bei einer Positiona-

steuer-Einrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendeten Rückkopplungskreises,

Fig. 6 das Blockschaltbild eines bei einer Positionssteuer-Einrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendeten Rückkopplungskreises,

lig. 7 das Blockschaltbild einer bei der Positionssteuer-Einrichtung der Fig. 2 verwendeten Antriebssignale erzeugenden Schaltung,

ig. 8 teilweise in perspektivischer Darstellung

und teilweise als Blockschaltbild einen bei der Positionssteuer-Einrichtung der Jig. 2 . verwendeten Inkrementkodierer,

Fig. 9a

und 9b in schematischer Darstellung inkrementale

bzw. differentielle Positionssignale, wie sie vom inkrementkodierer der Fig. 8 erzeugt werden,

Fig. 10 das Blockschaltbild einer bei der Positions-

ssteuer-Einrichtung der Fig. 2 verwendeten Positionsimpulse erzeugenden Schaltung,

Fig. 11 das Blockschaltbild einer anderen bei der

Positionssteuer-Einrichtung der Fig. 2 verwendeten, Positionsimpulse erzeugenden Schaltung,

Fig. 12a Bezugswinkelgeschindigkeiten, die durch Steuersignale gegeben sind, die vom Steuerkreis der Fig. 3 erzeugt werden,

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Fig. 12b in schematischer Darstellung für einen

Geschwindigkeits-Steuermodus einige Signale, die an der Positionssteuer-Einrichtung der Fig. 2 erscheinen,

Fig. 13a einen abnehmenden Positionsfehler, wie er

durch ein Steuersignal gegeben ist," das vom Steuerkreis der Fig. 2 erzeugt wird,

Fig. 13b in schematischer Darstellung für einen Posi-

tions-Steuermodus einige Signale, die an der Positionssteuer-Einrichtung der Fig. 2 erscheinen, und

Fig. 14 das Blockschaltbild mit einem Motor und einem

Befehlssignalgenerator einer Positionssteuer-Einrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, wobei die Figur der besseren Übersicht wegen unter die Fig. 1 gezeichnet ist.

Es sei vorausgeschickt, daß die Signale und Leitungen zum Übertragen der betreffenden Signale oft mit den selben Bezugsziffern versehen sind.

Gemäß Fig. 1 ist die Positionssteuer-Einrichtung, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist, zur Verwendung in Kombination mit einem bewegbaren Element 15, wie bspw. einem Vagen eines Seriendruckers mit Anschlag, und mit einem Motor 16 zur steuerbaren

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Rotation seiner Achse I7 mit variabler Winkelgeschwindigkeit gedacht. Nur der einfacheren Darstellung wegen ist die Achse 17 so dargestellt, als ob sie durch den Motor 16 ginge. Die Achse I? ist mit dem Element I5 mittels eines endlosen Treibriemens 18 gekoppelt, um eine laufende oder momentane Position des Elementes I5 steuerbar zu verändern. Die Positionssteuer-Einrichtung dient auch zur Verwendung in Kombination mit einem Befehlssignalgenerator oder externen Quelle 19? wie bspw. einem elektronischen digitalen Rechner, zum Erzeugen eines digitalen Befehlssignales, das die nacheinander befohlenen bzw. geforderten Positionen des Elementes I5 anzeigt. Man kann, ohne daß dies der Verallgemeinerung schadet, annehmen, daß die A_chse 17 in einer vorgegebenen Richtung gehalten ist. Die "Winkelgeschwindigkeit", wie sie hier genannt wird, ist deshalb durch ihre Größe und ihre Vorzeichen bestimmt. Ferner wird dieser Ausdruck hier derart verwendet, daß der "Motor" 16 jeweils in die eine oder die andere Richtung (Drehsinn) drehbar ist.

Gemäß Fig. 1 enthält die Positionssteuer-Einrichtung einen Inkrementkodierer oder Positionswandler 21 und einen Servosteuerkreis 22. Der Inkrementkodierer 21 ist mechanisch oder auf andere Weise mit dem Motor 16 gekoppelt und erzeugt so ein Paar von in der Polarität veränderlichen inkrementalen bzw. differentiellen Positionssignalen 2M- und 25 und führt diese dem Servosteuerkreis 22 zu. Wie noch später im einzelnen zu beschreiben wird, ändern die inkrementalen Positionssignale 24 und 25 ihre betreffendenPolaritäten entsprechend jedem vorgegebenen Rotationswinkel des M_otors 16 und besitzen eine Phasendifferenz, die das Vorzeichen bzw. den Drehsinn der

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laufenden oder momentanen Winkelgeschwindigkeit des Motors 16darstellt bzw. kennzeichnet. Die Rate, mit der der Wechsel in der Polarität der inkrementalen Positionssignale 24- und 25 auftritt, hängt von der momentanen Winkelgeschwindigkeit ab. Das Befehlssignal für jede geforderte Position oder Endpunkt wird in Reaktion auf ein neues Datenanforderungsbzw, -anfragesignal 26 erzeugt, das vom Servosteuerkreis 22 in einer später noch zu beschreibenden Art und Weise geliefert wird, und enthält ein Abstandssignal 27 und ein Vorzeichen- bzw. Richtungssignal 28, die dem Servosteuerkreis 22 zugeführt werden. Das Abstandssignal 27 kennzeichnet eine Distanz bzw. Entfernung des Endpunktes von einer vorhergehenden geforderten Position oder einem Anfangspunkt und besteht aus einer vorgegebenen Zahl von Bit, bspw. 11 Bit. Das Richtungssignal 28 zeigt eine positive oder eine negative Richtung, also den Drehsinn des Motors 16 im oder gegen den Uhrzeigersinn, an und kann ein zusätzliches Bit des Abstandssignals 27, bspw. das zwölfte Bit sein. Als Reaktion auf die inkrementalen Positionssignale 24 und 25 und das Befehlssignal 27 - 28, liefert der Servosteuerkreis 22 ein Motorantriebssignal 29, zum Motor 16, so daß dieser das bewegbare Element 15 schließlich zum Endpunkt bewegt, wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich wird.

In Fig. 2 ist eine Positionssteuer-Einrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung zusammen mit dem Motor 16 und dem Befehlssignalgenerator 19 dargestellt. Die Positionssteuer-Einrichtung enthält den Inkrementkodierer 21

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und den S_ervosteuerkreis 22. Wie oben erwähnt, erzeugt der Inkrementkodierer 21 ein Paar inkrementaler bzw. differentieller Positionssignale 24 und 25. Der Servosteuerkreis 22 liefert dem Befehlssignalgenerator 19 ein neues Datenanforderungssignal 26 und empfängt von diesem ein Abstandsignal 27 und ein Richtungssignal 28 als Befehlssignal. In Reaktion auf die Positionssignale 24- und 25 und das Befehlssignal 27 -28 liefert der Servosteuerkreis 27 dem Motor 16 ein Motorantriebssignal. Der Servosteuerkreis 22 enthält eine Positionsimpulse bzw. eine Impulsfolge erzeugende Schaltung 31 zum Abtasten der Änderungen in der Polarität der inkrementalen Positionssignale 25 und 24- und auch der Phasendifferenz zwischen ihnen, so daß Positionsimpulse erzeugt werden, die in Wirklichkeit eine momentane Winkelpositions bzw. -stellung des Motors und die momentane Winkelgeschwindigkeit darstellen. B_eim dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Positionsimpulse als Impulse einer ersten oder einer zweiten Positionsimpulsfolge 32 oder 33 je nach der Phasendifferenz erzeugt. Die Positionsimpulse der ersten und der zweiten Impulsfolge 32 und 33 werden, wenn die momentane Winkelgeschwindigkeit die positive bzw. negative Richtung, mit einem Intervall T. erzeugt, das die Größe der momentanen Winkelgeschwindigkeit darstellt.

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Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 sei angenommen, daß das Richtungssignal 28 die positive Drehrichtung des Motors 16 angibt. Hach ihrer Erzeugung werden das Abstands- und das Richtungssignal 27 bzw. 28 in einer Steuerschaltung des Servosteuerkreises 22 gespeichert. Zunächst erzeugt die Steuerschaltung 35 ein Modussignal 36, das einen Geschwindigkeitssteuermodus, wie er hier genannt wird, anzeigt, und ein digitales Steuersignal 37 ₅ das eine für den Motor 16 vorgegebene positive Bezugswinkelgeschwindigkeit darstellt. Das Steuersignel 37 durchläuft einen digitalen algebraischen Addierkreis 38 und wird zu einem digitalen Ausgangssignal 39· In Reaktion auf das Ausgangssignal 39 erzeugt ein Antriebssignalkreis 41 das Motorantriebssignal 29, das den Motor 16 in positiver Richtung in Rotation versetzt. Der Positionsimpulskreis 31 beginnt mit der Erzeugung der ersten oder positiven Positionsimpulsfolge 32. In Reaktion auf die Positionsimpulse 32 erzeugt ein Gatterimpulskreis 43 eine Folge von Gatterimpulsen 44 bestimmter Impulsbreite T mit dem Abstand T. der Positionsimpulse 32. Dadurch daß er mit dem Modussignal 36-gespeist wird, erzeugt ein Speicher oder Registerkreis 45 des S_ervosteuerkreises 22 ein Bezugssignal 47, das einen ersten digitalen Bezugsrückkopplungswert A^ darstellt, Als Reaktion auf die positive Positionsimpulsfolge 32, das Steuersignal 37» die Gatterimpulse 44 und das Bezugssignal 47 errechnet der algebraische Addierkreis 38 die Differenz zwischen der Bezugswinkelgeschwindigkeit und dem Bezugsrückkopplungswert Ay, während des Vorhandenseins jedes Gatterimpulses 44 dadurch, daß er den letzteren vom ersteren

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abzieht bzw. subtrahiert, so daß das Ausgangssiganl 39 die Differenz un die Bezugswinkelgeschwindigkeit während des Vorhandenseins bzw. iiichtvorhandenseins der Gatterimpulse 44 darstellt. In Reaktion auf die Positionsimpulse 32 errechnet die Steuerschaltung 35 einen Positionsfehler zwischen den augenblicklichen und den geforderten Positionen des bewegbaren Elementes 15 (Fig· 1)· Vorzugsweise wird die Bezugswinkelgeschwindigkeit schrittweise entsprechend der Abnahme des Positionsfehlers reduziert. Der einfacheren Beschreibung wegen wird im folgenden die Kombination aus algebraischem Addierkreis 38, Gatterimpulskreis 43 und Speicherkreis 45 als Rückkopplungskreis 49 bezeichnet.

Der Antriebssignalkreis 41 gemäß Fig. 2 enthält einen in Fig. 2 nicht herausgezeichneten Digital/Analog-K₀nverter zum Umwandeln des digitalen Ausgangssignals 39 in ein analoges Signal, das eine Folge von Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulsen ist, wie sie hier genannt werden. Wenn das Bezugssignal 47 den ersten digitalen Bezugsrückkopplungswert A^ darstellt, besitzen die Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulse eine Impulshöhe, die dem Rückkopplungswert A^ proportional ist, eine gemeinsame Impulsbreite, die gleich der Gatterimpulsbreite T ist, und ein Impulsintervall bzw. eine Impulspause, die gleich dem Positions- und GatterimpulsIntervall T. ist, und besitzen folglich eine mittlere Spannung, die proportional zu A^ . Τ,/Τ^ ist. Das Positionsimpulsintervall T. ist umgekehrt proportional zur Größe der momentanen Winkelgeschwindigkeit des Motors 16.

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Die Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulse zeigen deshalb, wenn sie geglättet sind, die Motorgeschwindigkeit an. Es ist somit möglich, dem K_otor 16 eine Geschwindigkeitsrückkopplung mit einem zu A^ *T proportionalen Pegel zu geben und den Motor 16 derart zu steuern, daß die Größe der momentanen Winkelgeschwindigkeit der Bezugswinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten solange folgt, bis der Positionsfehler auf einen bestimmten Wert abgesunken ist, wenn die Steuerschaltung 35 den Modus vorgibt und die Steuersignale 36 und 37 einen Positionssteuermodus, wie er hier genannt wird, anziegen bzw.den Positionsfehler darstellen. In Reaktion cuf das hodussignal 37 ₅ das den Positionssteuermodus angibt, soll das Bezugssignal4-7 einen zweiten digitalen Bezugsrückkopplungswert Ap kennzeichnen. Das digitale Ausgangssignal 39 stellt nun den Positionsfehler und eine Differenz zwischen dem Positionsfehler und dem zweiten Rückkopplungswert Ap während des Nichtvorhandenseins bzw. Vorhandenseins der Gatterimpulse 44 dar. Im Positionssteuermodus ist die Geschwindigkeitsrückkopplung proportional zu Ag'T . Wenn sie geglättet sind, dienen die Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulse als Dämpfungssignal für die Motorgeschwindigkeit, so daß der Motor 16 schließlich das bewegbare Element 15 am Endpunkt zur Ruhe bringt bzw. vollständig anhält. Die Steuerschaltung 35 erzeugt das neue Datenanforderungssignal 26 und empfängt das Befehlssignal 27 - 28 für einen neuen Endpunkt. Durch Auswahl der Rückkopplungswerte A_x. und Ap ist es möglich, eine optimale Geschwindigkeitsrückkopplung im Geschwindigkeits- und im Positionssteuermodus je-

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weils separat zu schaffen.

Aus Fig. 2 kann man also zusammenfassen, daß das Richtungssignal 28 die negative Drehrichtung des Motors 16 angibt. Das digitale Steuersignal 37 stellt eine negative Bezugswinkelgeschwindigkeit für den Motor 16 dar. Die Positionsimpulse sind solche von der zweiten oder negativen Positionsimpulsfolge 33· Im Geschwindigkeitssteuermodus errechnet der digitale algebraische Addierkreis 38 eine Summe aus der negativen Bezugswinkelgeschwindigkeit und dem ersten digitalen Bezugsrückkopplungswert A^, während des Vorhandenseins der Gatterimpulse 44, so daß das digitale Ausgangsignal 39 die Summe und die negative Bezugswinkelgeschwindigkeit während des Vorhandenseins bzw. Mjchtvorhandenseins der Gatterimpulse 44 darstellt. Im Positionssteuermodus stellt das digitale Ausgangssignal 39 den Positionsfehler und eine Summe aus dem Positionsfehler und dem zweiten digitalen Bezugsrückkopplungswertes Ap während des NichtVorhandenseins bzw. Vorhandenseins der Gatterimpulse 44 dar.

Gemäß Pig. 3 enthält eine Steuerschaltung 35» wie sie in einem Servosteuerkreis 22 zur Verwendung in einer Positionssteuereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung verwendet wird, einen Abwärtszähler 51» in welchem das Abstandssignal 27 als Anfangszähleranzeige eingegeben ist. Die Steuerschaltung 35 enthält ferner ein Register 52 zum Halten des Richtungssignals 28 und einen Aufwärts-AbwärtsZähler 53 zum Abwärtszählen der positiven Po-

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sitionsimpulse 32 und zum Aufwärtszählen der negativen Positionsimpulse 33, um dein Abwärts zähl er 51 über ein ODER-Gatter 54- Abwärts- und Aufwärts-Übertragssignale zu liefern. Als Reaktion auf diese Abwärts- oder Aufwärts-Übertragssignale zählt der Abwärtszähler 51 die Anfangszähleranzeige rückwärts und erzeugt so ein erstes Positionsfehlersignal 55· Mit dem Richtungssignal 28, das im Register gehalten ist, und mit dem ersten Positionsfehlersignal 55 als Adressensignal gespeist, gibt ein Speicherkreis 56 das Bezugssignal an eine Leitung 57 ab. Als Reaktion auf das erste Positionsfehlersignal 55 bewirkt ein erster Nulldetektor 58, daß das Modussignal 36 die Geschwindigkeit und den Positionssteuermodus angibt, wenn das erste Positionsfehlersignal 55 nicht gleich bzw. gleich Hull ist. Wenn er mit dem Modussignal 36, das den Geschwindigkeitssteuermodus angibt, gespeist ist, liefert ein Selektor 59 das Eezugssignal an die Leitung 37· Wegen des Abstandssignals 27 aus 11 bit ist der Aufwärts-Abwärts-Zähler 53 vorzugsweise ein 3-bit-Zähler, der ein zweites Positionsfehlersignal 61 erzeugt, das den Positionsfehler im Positionssteuermodus darstellt. In Reaktion auf das Modussignal 36, das den Positionssteuermodus angibt, liefert der S_elektor 59 das zweite Positionsfehlersignal 61 an die Leitung 37· Ein zweiter Nulldetektor 62 erzeugt das neue Datenanforderungssignal 26, wenn das zweite Positionsfehlersignal 61 während des Positionssteuermodus zu Null wird. Man.kann bewirken, daß der erste Nulldetektor 58 das neue Datenanforderungssignal 26 erzeugt, und zwar ein vorgeschriebenes Zeitintervall nachdem das Modussignal 36 zugeschaltet ist und den Positionssteuermodus anzeigt. Alternativ

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kann der Befehlssignalgenerator 19 so programmiert sein, daß er eine vorgegebene Zeitdauer nach der Erzeugung des Befehlssignales 27 - 28 für einen Endpunkt zum Eefehlssignal 27 - 28 für einen neuen Endpunkt umschaltet.

Gemäß Fig. 4 besitzt der Speicherkreis 45 des Rückkopplungskreises 49, wie er bei der Positionssteuereinrichtung gemäß Fig. 2 verwendet wird, ein erstes und ein zweites Register 63 und 64, die mit Signalen für die ersten und zweiten digitalen Bezugsrückkopplungswerte A^ bzw. Ap voreingestellt werden, und einen Selektor 65, der auf das Modussignal 36 reagiert, das den Geschwindigkeits- und den Positionssteuermodus darstellt und bewirkt, daß das Bezugssignal 47 der ersten bzw. den zweiten Rückkopplungswert A^ bzw. A^ darstellt. Der Ggtterimpulskreis 43 enthält QDER-Gatter 66 zum Zuführen entweder des positiven oder des negativen Positionsimpulses

32 bzw. 33 zu einem monost bilen Multivribator 67, so daß der letztere die Gatterimpulse 44 erzeugt. Der digitale alge-' braisdhe Addierkreis 38 einthält einen Flipflop-Kreis 68, der durch den positiven bzw. negativen Positionsimpuls 32, 33 gesetzt und zurückgestellt wird, und einen digitalen algebraischen Addierer 69, dem die Gatterimpulse 44 zugeführt, werden und der die algebraische Summe, nämlich die oben genannte Differenz und Summe errechnet, währenddem der Flipflop-Kreis 68 gesetzt bzw. rückgestellt wird. Der Flipflop-Kreis 68 kann durch den negativen und den positiven Positionsimpuls 32 bzw.

33 gesetzt und rückgestellt werden.

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Der in Pig. 5 dargestellte Rückkopplungskreis 49, wie er bei einer Positionseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendet wird, enthält ähnliche Teile, die durch entsprechende Bezugsziffern wie in Fig. 4 bezeichnet sind. Der Speicherkreis 45 enthält ein einzelnes Register 71, das mit einem Signal voreingestellt wird, das einen Einzelbezugsrückkopplungswert A sowohl für den Geschwindigkeits- als auch für den Positionssteuermodus darstellt. Stattdessen enthält der Gatterimpulskreis 43 einen ersten und einen zwieten monostabilen Multivibrator 72 und

73, der entweder auf die positive oder die negative Positionsimpulsfolge 32, 33 anspricht und einen ersten bzw. einen zweiten Gatterimpuls mit einer ersten bzw. einen zweiten vorgegebenen Impulsbreite T ^,, To erzeugt, und einen Selektor

74, der auf das Modussignal 36 reagiert, das den Geschwindigkeits- bzw. den Positionssteuermodus angibt und somit den ersten bzw. zweiten Gatterimpuls auswählt, Bei der Pos'itionssteuereinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung ist die optimale Geschwindigkeitsrückkopplung proportional zu den Pegeln A_Q*T ^, und Aq*T ~ i^m ^eschwindigkeits- bzw. Positionssteuermodus.

In Fig. 6 ist ein Rückkopplungskreis 49 dargestellt, wie er in einer Positionssteuereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendet wird und der ähnliche Teile enthält, wie sie mit entsprechenden Bezugsziffern in den Fig. 4 und 5 versehen sind. Es sei bemerkt, daß das Modussignal 36 nur in der Steuerschaltung 35 (Fig. 2) verwendet wird, um zu bewirken, daß das digitale Steuersignal 37 die Bezugswinkel—

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geschwindigkeit oder - geschwindigkeitert und den Positionsfehler im Geschwindigkeits- bzw. dem Positionssteuermodus darstellt. Wenn er verwendet wird, so wird auch der zweite Nulldetektor 62 durch das Modensignal 36 gesteuert, um das neuer Datenanforderungssignal 26 zu erzeugen. Die Geschwindigkeitsrückkopplung ist proportional zu einem Pegel A_Q*T sowohl im Geschwindigkeits- als auch im Positionssteuermodus. Wie aus I¹Xg. 6 ohne weiteres hervorgeht, ist die Positionssteuereinrichtung gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel in ihrem Aufbau vereinfacht.

In Abwandlung des Gatterimpulskreises 4-3, wie er bei der Positionssteuereinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung verwendet wird, ist es auch möglich, einen einzelnen monostabilen Multivribator zu verwenden, dessen Zeitkonstante in Reaktion auf das Modussignal 36 geschaltet wird, um den ersten und den zweiten Gatterimpuls zu erzeugen. Im Rückkopplungskreis 4-9 kann der Speicherkreis 4-5 für das Bezugssignal 4-7 entfallen, wobei der Befehlssignalgenerator 19 so programmiert ist, daß er das Bezugssignal 4-7 dem digitalen algebraischen Addierkreis 38 oder dem digitalen algebraischen Addierer 69 zuführt.

Gemäß Fig. 7 enthält der Antriebssignalkreis 4-1 einen. Digital/ Analog-K_onverter 75 > wie er bereits oben zum Umwandeln des digitalen Ausgangasignales 39 in ein analoages Signal 76 erwähnt ist, das aus dem oben genannten Positionsfehlersignal oder dem Bezugswinkelgeschwindigkeitssignal und Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulsen besteht. Der Kreis enthält ferner einen Tiefpaßfilter 77

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zum Glätten des analogen Signals 76 bzw. zum Erzeugen eines geglätteten analogen Signals 78, und einen Leistungsverstärker 79 zum Verstärken des geglätteterfenalogen Signals 78 in das Motorantriebssignal 29. Wie dargestellt, kann der Tiefpaßfilter 77 einen Operationsverstärker enthalten. Die Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters 77 sollte so sein, daß die Geschwindigkeitsrückkopplungsimpulse geglättet werden und daß der Durchgang des Steuersignals 37 ₅ das das Bezugswinkelgeschwindigkeitssignal oder das Positionsfehlersignal darstellt, zugelassen wird.

Gemäß den Fig. 8 und 9 kann der Inkrementkodierer 21 eine drehbare lichtundruchlässige Scheibe 81 besitzen, die auf der Motorwelle 17 befestigt ist und die azimuthal in gleichem Abstand angeordnete radiale Schlitze oder Positionsinformationsmuster 82 besitzt. Der Kodierer enthält ferner eine Lichtquelle 83 zum Beleuchten der radialen Schlitze 82 und eine feststehende lichtundurchlässige Platte 84, die mit einem Paar Schlitzen 90 versehen ist, welche derart angeordnet sind, daß sie in !"lcuht mit den radialen Schlitzen 82 liegen bzw. kommen. Der Kodierer enthält ferner ein Paar optischer Sensoren 85 und 86, die mit dem Schlitzpaar fluchten und von einer elektrischen Spannungsquelle mit dem Symbol + V betrieben sind und elektrische Signale erzeugen, wenn sie beleuchtet sind. Ferner sind eine Bezugsspannungsquelle 87 und Komperatoren 88 und 89 zum Vergleichen der betreffenden elektrischen Signale mit der Bezugsspannung vorgesehen. Der azimuthal gleiche Abstand der radialen Schlitze 82 ist im Hinblick auf den vorbestimmten inkrementalen bzw. differentiellen Rota-

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tionswinkel des Motors 16 bestimmt. Die Anzahl der radialen Schlitze 82 kann bspw. 600 sein. Macht man den Abstand zwischen dem Schlitzpaar 90 und dem azxmuthalgleichen Abstand um ein Viertel unterschiedlich, so können die Komperatoren 88 und 89 differentielle Positionssignale 24- und 25 erzeugen, wie sie in den E-iguren 9a und 9b bspw. dargestellt und im folgenden in weiteren Einzelheiten beschrieben sind.

Gemäß den Fig. 9a und 9b besitzen die inkrementalen bzw. di£- ferentiellen Positionssignale 24 und 25 Phasen, die mit A und B bezeichnet sind, wie es bei 24 ρ, 25 ρ 24 m und 25 m dargestellt ist, wobei die Signale nunmehr A-phasiges und B-phasiges differentielles Positionssignal 24 und 25 genannt werden. Die A-phasigen und B-phasigen Signale 24 ρ und 25 ρ der Fig. 9a werden dann erzeugt, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Motors den positiven Richtungssinn besitzt. Die A-phasigen und B-phasigen Signale 24 m und 25 m gemäß Fig. 9b werden bei der negativen Drehrichtung der Motors 16 erzeugt. Bei dem azimuthal gleichen Abstand der radialen Schlitze 82 (fig. 8), die über 360° in entsprechende Zwischengrade unterteilt sind, ist die Phasendifferenz zwischen der A- und der B-Phase gleich 90°, wenn der Motor 16 sich dreht.

Gemäß Fig. 10 kann der Positionsimpulskreis 31 für die differentiellen Positionssignale 24 und 25 der anhand der Figuren 9a und 9b beschriebenen Art einen ersten und einen zweiten monostabilen Multivibrator 9Λ, 92 enthalten, die beide mit dem A-phasigen

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differentiellen Positionssignal 24 direkt bzw. über einen ersten Inverter 93 gespeist werden. Als Reaktion auf den Aufbau, der betreffenden Impulse des A-phasigen Signals 24 erzeugt der erste monostabile Multivribator 91 erste Impulse von kurzer Dauer, wie bspw. von 100 ns. Als Reaktion auf den Abbau der betreffenden A-phasigen Impulse 24 erzeugt der zweite monostabile Multivribator 92 zweite Impulse kurzer Dauer. W_enn die Winkelgeschsindigkeit des Motors positiv ist, wird ein erster UND-Gatter 94 aufgrund der Impunlse des B-phasigen Signals 25 in Arbeitslage geschaltet bzw. freigegeben, so daß die ersten Impulse hindurchgehen können. Ein zwietes UND-Gatter 95 wird durch die B-phasigen Impulse 25 freigegeben, die diesem durch einen zweiten Inverter 96 zugeführt werden, so daß die zweiten Impulse dort hindurchgehen können. Wenn der Motor 16 sich in negativer Richtung dreht, wird durch die invertierten B-phasigen Impulse ein drittes UND-Gatter 97 für die zweiten Impulse freigegeben. Ein viertes UND-Gatter 98 wird durch die B-phasigen Impulse 25 ebenfalls für die zweiten Impulse freigegeben. Indem sie mit dem ersten und zweiten Impuls vom ersten und zweiten UND-Gatter 94 und 95 bzw. vom dritten und vierten UND-Gatter 97 und 98 gespeist werden, erzeugen das erste und das zweite ODER-Gatter 99 P und 99 m die positive und die negative Positionsimpulsfolge 32 bzw. 33·

Gemäß Fig. 11 kann der Positionsimpulskreis 31 für die differentiellen Positionssignale 24 und 25 der in Verbindung mit den Fig. 9a und 9b beschriebenen Art alternativ ein erstes UND-Gat-

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ter 101 enthalten, das zwei Eingänge besitzt, die mit den A-phasigen Impulsen 24 direkt und über einen Verzögerungskreis 102 mit kurzer Verzögerung, wie bspw. 100 ns, dem ein erster Inverter 103 folgt, gespeist werden. Ein zweites UND-Gatter 124- hat ebenfalls zwei Eingänge, von denen der eine mit den verzögerten A-phasigen Impulsen und derandere mit den A-phasigen Impulsen 24 über einen zweiten Inverter 105 gespeist wird. Das erste und das zweite UiiD-Gatter 101, 102 erzeugen erste und zweite kurze Impulse der anhand der Fig. 10 beschriebenen Art. Der dargestellte Positionsimpulskreis 31 enthält ferner einen dritten Inverter 106, dritte bis sechste UND-Gatter 107, 108, 109 und 110 und ein erstes und zweites ODER-Gatter 111 und 112, die den Schaltkreiselementen 96, 94, 95, 97, 98, 99p und 99m (Fig. 10) entsprechen.

Gemäß den Figuren 12a und 12b erzeugt die Steuerschaltung 35 (Fig. 2) das neue Datenanforderungssignal 26 und empfängt das Abstands- und Richtungssignal 27, 28 als Befehlssignal und erzeugt so das Steuersignal 37, wenn das bewegbare Element 15 (Fig. 1) am Anfangspunkt in Ruhestellung gebracht wird. Es sei angenommen, daß das Richtungssignal 27 die positive Drehrichtung des Motors 16 anzeigt. Das Steuersignal 37 zeigt eine erste positive Bezugswinkelgeschwindigkeit 116 für den Motor 16 an. Wie bereits beschrieben, gelangt das Steuersignal 37 zuerst durch den digitalen Addierkreis 38, um den Motor 16 in positivem Sinnw in Drehung zu versetzen. Der digitale Addierkreis 38 subtrahiert den ersten digitalen Bezugsrückkopplungswert Α,, von der ersten Bezugswinkelgeschwindigkeit 116 nur

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während des Vorhandenseins der Gatterimpulse 4-4- üblicher Breite T . Das analoge Signal 76 ändert sich zwischen den Scheitel- und Grundpegeln, die der ersten positiven Bezugswinkelgeschwindigkeit 116 bzw. der Winkelgeschwindigkeit 116 minus dem ersten Bezugsrückkopplungswert A^ entsprechen. Das

Motorantriebssignal 29 besitzt einen positiven Pegel 117 während einer Beschleunigungsperiode 118 der Motorgeschwindigkeit. Die Motorgeschwindigkeit steigt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, auf die erste Bezugswinkelgeschwindigkeit 116, bis das Motorantriebssignal 29 im Mittel einen tfullpegel 120 erhält, so daß die momentane Winkelgeschwindigkeit auf der ersten positiven Bezugswinkelgeschwindigkeit 116 gehalten ist. Wenn der Positionsfehler des bewegbaren Elementes 15 auf einen bestimmten vorgegebenen Wert abfällt, schaltet der Speicherkreis 56 das Steuersignal 571 so daß dasselbe eine zweite positive Bezugswinkelgeschwindigkeit 121 in Vorbereitung für den Betrieb im Positionssteuermodus anzeigt. Das analoge Signal 76 ändert sich zwischen zwei Pegeln, die der zweiten positiven Bezugswinkelgeschwindigkeit 121 und dieser Geschwindigkeit 121 minus dem ersten Bezugsrückkopplungswert A^, entsprechen. Dem Motorantriebssignal 29 ist ein negativer Pegel 122 erteilt, um den Motor 16 in einer abbremsenden Periode 123 anzutreiben.

Im folgenden wird auf die Fig. 13a und 13b Bezug genommen. Die Steuerschaltung 35 (Fig. 2) bewirkt, daß das Steuersignal 37 einen abnehmenden Positionsfehler 126 darstellt, wenn der Positionsfehler des bewegbaren Elementes 15 (Fig· 1) auf den vor-

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gegebenen Abstand reduziert ist, da der Motor 16 in der anhand der Pig. 12a und 12b beschriebenen Weise angetrieben wird. Das analoge Signal 76 ändert sich nun zwischen zwei Pegeln, die dem abnehmenden Positionsfehler 126 und dem Positionsfehler 126 minus dem zweiten Bezugsrückkopplungswert Ao entsprechen. Da sich das Impulsintervall, das dem Positions- und dem Gatterimpuls 32 und 4-4 gemeinsam ist, erhöht, wird dem Motorantriebssignal 29 ein Pegel 127 gegeben, der zu Beginn des Betriebes in dem Positionssteuermodus im wesentlichen gleich Null ist, der dann einen sich ändernden negativen Wert einnimmt, um die Motorgeschwindigkeit zu verlangsamen, und der schließlich zu Null wird, da der Positionsfehler des bewegbaren Elementes 15 nach Null konvergiert.

Im Hinblick auf die Betriebsweise, wie sie anhand der Fig. 12 und 13 dargestellt ist, ist es nun leicht verständlich, daß die Motorgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß sie den Bezugswinkelgeschwindigkeiten, wie 116 und 121, im Geschwindigkeitssteuermodus nacheinander folgt und entsprechend nach dem Positionsfehler des bewegbaren Elementes 15 im Positionssteuermodus nach Null hin abnimmt. Entsprechend dem in Verbindung mit iig. 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die gemeinsame Gatterimpulsbrexte gleich T * und Tp ^^m Geschwindigkeits- bzw. im Positionssteuermodus, wobei der Bezugsrückkopplungswert über beide Modus hinweg auf Aq gehalten wird. Beim in Fig. 6 teilweise dargestellten Ausführungsbeispiel werden sowohl die Gatterimpulsbreite als auch der; Bezugsrückkopplungswert auf T bzw. Aq über den Ge-

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schwindigkeits- und den Positionssteuermodus hinweg aufrecht erhalten.

In Fig. 14 ist schließlich eine Positionssteuereinrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung zusammen mit dem Motor 16 und dem Befehlssignalgenerator 19 der anhand der in Fig. 1 beschriebenen Art dargestellt. Die Positionssteuereinrichtung enthält den Inkrementkodierer 21 der beschriebenen Art und einen Servosteuerkreis 22, der noch zu beschreiben sein wird. Der Inkrementkodierer 21 liefert das oben genannte differentielle Positionssignalpaar 24 und 25 zum Servosteuerkreis 22. Als Reaktion auf das neue Datenanforderungssignal liefert der Befehlssignalgenerator 19 dem Servosteuerkreis 22 das Abstand- und Richtungssignal 27 und 28 als Befehlssignal. Der Servosteuerkreis 22 liefert das Motorantriebssignal 29 dem Motor 16. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist der Antriegssignalkreis 41 äußernhalb des Blocks 22' des Servosteuerkreises 22, der die digitalen Signale bearbeitet, zeichnerisch dargestellt.

Gemäß Fig. 14 enthält der Block 22* eine programmierbare Logikanordnung, die ein integrierter Schaltkreis mit zwei Stufen von UND- und ODER-Gattern sein kann, wie eie bspw. bei der Verwendung zweier bipolarer feld-programmierbarer Logikanordnungen 82 S 100 (16 Eingänge und 8 Ausgänge mit 48 Produktzeichen) vorgesehen sind, die in "Data Manual¹¹ veröffentlicht 1967 von Signetics Corporation, Seite 60 ("Speicher") beschrieben sind. Durch die Verwendung eines mono-

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stabilen Multivibrators 67 und eines Verzögerungskreises 102 gemäß den Figuren 4, 6 und 11 ist es möglich, daß die programmierbare Logikanordnung I3I als Positions- und als Gatterimpulsschaltkreis 31 und 43 gemäß Fig. 2 funktioniert bzw. wirkt. Der Block 22' besitzt ferner einen Zähler- Dekodierer 132, der eine Kaskadenverbindung aus einem Zähler und einem Dekodierer, die nicht getrennt dargestellt sind, enthält und als Abwärtszähler 51 und als Register 52 (I¹Ig. 3) dient. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Abstandssignal 27 ein 11-bit-Signal. Als Reaktion auf ein Abwärtszählersignal 133 erzeugt der Zähler-Dekodierer 132 das erste Positionsfehlersignal 55 mit drei bit und, wenn das Richtungssignal vom Register wieder erzeugt ist, entweder ein 1-bit-Vorwärts- oder -Rückwärtssignal 134 und 135· Der Block 22' enthält ferner einen Zähler 136, der den positiven oder negativen Positionsimpuls 32 oder 33 von der programmierbaren Logikanordnung I3I erhält und als Aufwärts- Abwärts - Zähler 53 (Fig. 3) dient, um der programmierbaren Logikanordnung 131 das zweite Positionsfehlersignal 61 mit 3 bit beim dargestellten Ausführungsbeispiel und entweder ein Aufwärts- oder ein Abwärtssignal 137, 138 zuzuführen. Die programmierbare Logikanordnung I3I dient somit als Teil des anhand der Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels und des in Fig. 3 dargestellten Beispiels, das den digitalen Addierkreis 38, das ODER-Gatter 5^, äen Speicherkreis 56? den ersten Nulldetektor 58, den Selektor 59 und den zweiten Nulldetektor 62 enthält. Die programmierbare Logikanordnung I3I liefert das digitale Ausgangssignal dem Antriebssignalkreis 41.

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Wenn auch dringe bevorzugte Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung und deren Modifikationen beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann nunmehr liecht möglich, diese Erfindung auch auf verschiedenenanderen Wegen in die Praxis umzusetzen. Espw. ist es möglich, ein Modussignal, wie bspw. das Signal 36 zu verwenden, das nur den Positionssteuermodus anzeigt, wobei der Selektor 59 eine einzelne Bezugswinkelgeschwindigkeit bei Abwesenheit dieses Modussignals auswählt. Die Verwendung solch eines Modussignals schließt nicht die Verwendung eines anderen Modussignals zum Auswählen einer digitalen Bezugswinkelgeschwindigkeit aus einer bestimmten Anzahl aus und ist äquvalent mit der Verwendung eines Modussignals, das den Geschwindigkeitssteuermodus allein anzeigt. Es ist möglich, eine Positionssteuereinrichtung gemäß vorliegender Erfindung für zwei Motoren, wie bspw. Motoren 16, für einen Wagen und ein Druckrad eines Seriendruckers der eingangs beschreibenen Art zu verwenden, wobei das neue Datenanforderungssignal 26 auch als Schaltsignal verwendet wird, damit die Einrichtung für die betreffenden Motoren abwechselnd dienen kann. Diese Einrichtung ist zum Positionieren irgendeines anderen bewegbaren Elementes gleich gut anwendbar, insbesondere wenn eine intermitierende Bewegung des Elementes gefordert ist. Zu diesem Zwecke kann der Abwärtszähler 51 oder der Zähler-Dekodierer 132 allein verwendet werden, um ein einzelnes Positionsfehlersignal zu erzeugen, wobei der erste Rulldetektor 58 oder das entsprechende Element der programmierbaren Logikanordnung I3I verwendet wird, um das Modussignal 36 zwischen der Anzeige des Geschwindigkeits- und des Positionssteuermodus zu schalten, und ferner zur Anzeige der neuen Datenanforderung und anderem verwendet wird, und wobei solch ein

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einzelnes Positionsfehlersignal dem Speicherkreis 56 oder dem äquivalenten Kreis in der programmierbaren Logikanordnung 131 als Adressensignal augeführt wird. Bei der anhand der Fig. 14 dargestellten Einrichtung ist es leicht möglich, daß die programmierbare Logikanordnung den Zähler-Dekodierer 132 und/oder den Zähler 136 enthält. Es sei deutlich hervor- ' gehoben, daß die Steuerschaltung 35, der Rückkopplungskreis 49, der Antriebssignalkreis 4-1, der Inkrementkodierer 21 und der Positionssignalkreis 31 lediglich beispielsweise anhand der Figuren 3 bis 11 beschrieben worden sind. Espw. ist der algebraische Addierer 69 mit einem arithmetischen Addierer oder einem Subtrahierer äquivalent. Obwohl die Einrichtung nicht primär für eine numerische Steuereinrichtung für ein Maschinenwerkzeug oder dgl. Vorrichtung erfunden worden ist, ist es möglich, mit wenigstens einer Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung eine dreidimensionale Steuerung eines Satzes von Motoren für ein bewegbares Element auszuführen, in dem das Befehlssignal ein Richtungssignal enthält, wie bspw. das für die "Kurvendaten" entsprechend der eigenen US - PS 4- 061 907, bei welchem ein Satz von Bezugswinkelgeschwindigkeiten für den Motor zumindest eine gewisse Zeitdauer ausgewählt ist.

Zusammenfassend ist also zu sagen, daß es sich um ein System bzw. um eine Vorrichtung zum steuerbaren Antreiben eines Motors handelt, um ein bewegbares Element in eine Positions zu bringen, die durch ein Befehlssignal von einer äußeren Quelle angegeben wird. Die Einrichtung erzeugt in Reaktion auf ein phasenverschobenes differentielles Positionssignalpaar jeweils das eine und das andere von zwei Positionsimpulsfolgen je nach der momentanen Winkelgeschwin-

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äigkeit des Motors. Als .Reaktion auf das Befehlssignal und die Positionsimpulse wird ein Modussignal erzeugt, das einen Fositionssteuermodus anzeigt, währenddessen ein Positionsfehler innerhalb eines vorbestimmten Bereiches vorhanden ist, und sonst einen Geschwindigkeitssteuermodus. In ähnlicher Weise wird ein Signal erzeugt, das zumindest eine Bezugswinkelgeschwindigkeit und den Positionsfehler während der betreffenden Modi darstellt, Als Reaktion auf die Positionsimpulse alleine werden Gatterimpulse mit zwei verschiedenen Impulsbreiten ge nach dem Modus oder mit einer einzigen Impulsbreite erzeugt. Während des Vorhandenseins jedes Gatterimpulses und abhängig vom Sichtungssinn der momentanen Winkelgeschwindigkeit, die durch die Positionsimpulse angegeben ist. errechnet ein digitaler algebraischer Addierkreis eine algebraische Summe aus der Eezugswinkelgeschwindigkeit oder dem Positionsfehler und einem Bezugsrückkopplungswert, der entweder im System gespeichert oder von der Quelle zugeführt werden kann und der zwei digitale Werte abhängig von den Modi einnehmen kann. Ein digitales Signal, das die Summen und entweder die B_ezugswinkelgeschwindigkeiten oder den Positionsfehler während des Vorhandenseins bzw. NichtVorhandenseins der Gatterimpulse darstellt, wird in ein analoges Signal umgewandelt, das geglättet und verstärkt wird, und so für ein Motorantriebssignal sorgt.

- Ende der Beschreibung -

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Claims

PATENTANWÄLTE DREISS & FUHLENDORF SCHlCKSTR. 2, D-7000 STUTTGART 1 UWE DREISS Dr. jur., Dipl.-Ing., M. Sc. JÖRN FUHLENDORF Dipl.-Ing. DREISS & FUHLENDORF. SCHICKSTR. 2, D · 7000 STUTTSART Anmelder: 1, Shiba i-iippon Minato-ku, Japan Electric Co., Ltd. Gochome Tokyo TF (0711) 24 57 34 TG UDEPAT TX 7-22 247 udpa d Arr571.HIhr ZeichenMein ZeichenDatum1978OffYour Ref.My Ref.DateJNi - 14306. Juniitl. Akt. Z.. Ser. No.P 28 23 Prioritäten:

1. 31. Mai 1977 Nr. 64 310/1977 Japan

4. 3. Juni 1977 Nr. 65 94-7/1977 Japan

2. 1. Juni 1977

Kr. 65 079/1977 Japan

5. 17. Febr. 1978 Nr. 17810/1978 Japan

3. 1. Juni 1977 Kr. 65 083/1977 Japan

Titel: Einrichtung zur Positionssteuerung

Patentansprüche

Einrichtung zur Positionssteuerung, mit einem bewegbaren Element, mit einem Motor, der mit einer variablen Winkelgeschwindigkeit zum steuerbaren Ändern seiner momentanen Stellung drehbar ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit eine von zwei Drehrichtungen besitzt, mit einem Befehlssignalgenerator zum Erzeugen eines die betreffende Stellung des Elementes anzeigenden Befehlssignals,

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Dresdner Bank Stuttgart 1919 854 (BLZ 6OO 800 00), Postscheckkonto Stuttgart 5Ο771-7Ο5

ORIGINAL INSPECTED

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mit einem Inkrementkodierer, der mit dem Motor zum Erzeugen eines Paares polaritätsvariabler inkrementalen positionssignalen gekoppelt ist, und mit einer Servosteuervorrichtung, die auf die Befehls- und Positionssignale reagiert und ein Motorantriebssignal dem Motor zuführt, der dann das Element schließlich in die Befehlspositions bewegt, wobei die Positionssignale ihre jeweilige Polarität bei einer Phasendifferenz entsprechend jedem vorgegebenen inkrementalen Rotationswinkel des Motors ändern, wodurch jedes Positionssignal seine Polarität mit einer von der momentanen Winkelgeschwindigkeit des Motors abhängigen Rate ändert und wobei die Phasendifferenz den Richtungssinn der momentanen Winkelgeschwindigkeit kennzeichnet, dadurch gekennzeichnet , daß die Servosteuervorrichtung (22) folgende Vorrichtungen enthält:

a) eine Positionsimpuls-Vorrichtung (3Ό , die auf inkrementalen Positionssignale reagiert und Positionsimpulse (32^ 33) erzeugt, die die Winkelstellung des Motors (16) und der momentanen Winkelgeschwindigkeit darstellen,

b) eine Modussignal-Vorrichtung (35), die auf das Befehlssignal und die Positionsimpulse anspricht und' ein Modussignal (36) während eines ZeitIntervalls erzeugt, während dem die momentane Position innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von der befohlenen bzw. geforderten Position ist,

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c) eine Steuersignal-Vorrichtung (36), die auf das Befehlssignal, die Positionsimpulse und das Modensignal anspricht und ein Steuersignal (37) erzeugt, das ein digitales Steuerdatum darstellt, welches einen Positionsfehler zwischen den momentanen und den geforderten Positionen während des Vorhandenseins des Modussignals und sonst zumindest eine Bezugswinkelgeschwindigkeit angibt,

d) eine Gatterimpuls-Vorrichtung (4-3) » die auf die Po~ sitionsimpulse anspricht und Gatterimpulse (4-4-) einer vorgegebenen Impulsbreite mit einer Rate erzeugt, die von der momentanen Winkelgeschwindigkeit abhängig ist,

e) einen digitalen Addierer (38), der auf ein einen digitalen Bezugsrückkopplungswert darstellendes Bezugssignal, auf die Gatterimpulse, auf die Positionsimöulse und auf das Steuersignal anspricht und während des Vorhandenseins jedes Gatterimpulses die algebraische Summe des Bezugsrückkopplungswertes und des Steuerdatums errechnet und ein digitales Signal (39) erzeugt, wobei die algebraische Summe aus einer arithmetischen Summe und einer Differenz gebildet ist, die durch den Richtungssinn der momentanen Winkelgeschwindigkeit bestimmt ist, auf die sich jeder Gatterimpuls bezieht, und wobei das digitale Signal die algebraischen Summen und die Steuerdaten während des Vorhanden-

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seins bzw. Kichtvorhandenseins der Gatterimpulse darstellt, und

f) einen Antriebssignolkreis (41), der auf das digitale Signal anspricht und das Motorantriebssignal (29) erzeugt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Steuersignal-Vorrichtung (35) eine auf das Eefehlssignal und die Positionsimpulse ansprechende und ein Fehlersignal (55) erzeugende Vorrichtung (51, 52) und eine auf das Fehlersignal und das Modussignal ansprechende und des Steuersignal (37) erzeugende Vorrichtung (59) aufweist, wobei das digitale Steuerdatum den Positionsfehler und alternativ eine der Bezugswinkelgeschwindigkeiten angibt, die in Übereinstimmung mit dem Fehlersignal ausgewählt ist (Fig. 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Addierer (38) einen Speicher (68) zum Speichern des digitalen Bezugsrückkopplungswertes und zum Erzeugen eines Bezugssignales und einen algebraischen Addierer enthält, der auf das Bezugssignal, das durch den Speicher erzeugt wird, auf die Gatterimpulse, die Positionsimpulse und das Steuerdignal anspricht und die algebraische Summe errechnet und das digitale Signal (39) während des Vorhandenseins der Gatterimpulse erzeugt (Fig. 4 - 6).

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4·. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Positionsimpuls-Vorrichtung (31) eine Impulsfolge-Vorrichtung, die auf die inkrementalen Positionssignale anspricht und eine erste und/oder eine zweite Impulsfolge in Abhängigkeit von der Phasendifferenz erzeugt, wobei die Impulse der ersten und der zweiten Impulsfolge die Winkelstellung darstellen, die der Motor einnimmt, währenddem die momentane Winkelgeschwindigkeit in dem einen oder anderen Richtungssinne gehalten ist, und eine Vorrichtung aufweist, die dem algebraischen Addierer die Impulse der ersten und der zweiten Impulsfolge als Positionsimpulse zuführt.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebssignalvorrichtung (41) einen Analog/Digital-Konverter (75) zum Umwandeln des digitalen Signales in ein analoges Signal, einen Tiefpaßfilter (77) zum Glätten des analogen Signales in ein geglättetes analoges Signal und einen Leistungsverstärker (79) zum Verstärken des geglätteten analogen Signales in das Motorantriebssignal (29) aufweist (Fig. 7).

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Speicher (68) einen ersten und einen zweiten digitalen Wert speichert, auf das Modus-

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signal anspricht und das Bezugssignal erzeugt, das den Bezugsrückkopplungswert des ersten und des zweiten digitalen Wertes während des Ilichtvorhandenseins bzw. Vorhandenseins des Modussignals darstellt.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Gatterimpuls-Vorrichtung (43) eine Impulsfolge-Vorrichtung, die auf die Positionsimpulse und das Modussignal anspricht und eine erste und eine zweite Impulsfolge während des Wichtvorhandenseins bzw. Vorhandenseins des Modussignals erzeugt, wobei die Impulse der ersten und der zweiten Impulsfolge mit einer Rate erzeugt werden, die von der momentanen Winkelgeschwindigkeit abhängig ist, und eine erste bzw. zweite Breite besitzen, und eine Vorrichtung aufweist, die den digitalen Addierer mit Impulsen der ersten oder zweiten Impulsfolge als Gatterimpuls (44) beliefert, welche Impulsfolge durch die Impulsfolge-Vorrichtung entweder mit der ersten oder mit der zweiten Impulsbreite erzeugt wird, die als die vorgegebene Impulsbreite dient.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 > dadurch gekennzeichnet , daß die Positionsimpuls-Vorrichtung (43) eine eine weitere Impulsfolge-Vorrichtung, die auf die inkrementalen Positionssignale anspricht und eine dritte und eine vierte Impulsfolge in Abhängigkeit

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von der Phasendifferenz erzeugt, wobei die Impulse der dritten und der vierten Impulsfolge die Winkelposition darstellen, die der Motor einnimmt, währenddessen die momentane Winkelgeschwindigkeit in dem einen oder dem anderen Richtungssinne gehalten wird, und eine Vorrichtung enthält, die dem digitalen Addierer Impulse der dritten oder der vierten Impulsfolge als Positionsimpulse liefert.

Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Befehlssignalgenerator (19) ferner ein Zusatzsignal erzeugt, das den digitalen Bezugsrückkopplungswert darstellt, und daß die Servosteuervorrichtung (22) ferner eine Vorrichtung enthält, die mit dem digitalen Addierer verbunden ist und mit dem Befehlssignalgenerator zum Zuführen des Zusatzsignales zum digitalen Addierer als Bezugssignal verbindbar ist.

- Ende der Patentansprüche -

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